《高中化學》第59講物質(zhì)含量測定和性質(zhì)探究綜合實驗

PAGE第59講物質(zhì)含量測定和性質(zhì)探究綜合實驗層次1基礎性1.(2023·廣東廣州二中三模)次氯酸鹽是常用的水處理劑。已知:①有效氯含量(COAC)指與含氯消毒劑氧化能力相當?shù)穆葰饬?單位為mol·L-1。②物質(zhì)氧化性越強,氧化還原電位(ORP)越高。③相同條件下,次氯酸的氧化性大于次氯酸鹽。(1)配制250mL0.2mol·L-1的CH3COOH溶液。ⅰ.量取冰醋酸時應選用儀器(填字母)。ⅱ.冬季低溫環(huán)境冰醋酸凝固時如何取出?。(2)溫度及pH對Ca(ClO)2溶液有效氯含量(COAC)及氧化還原電位的影響。在不同溫度下,用0.2mol·L-1的乙酸溶液調(diào)節(jié)pH得到Ca(ClO)2溶液COAC、ORP的關系如圖1、圖2所示。圖1室溫(25℃)時次氯酸鈣溶液COAC與ORP和pH的關系圖270℃時次氯酸鈣溶液COAC與ORP和pH的關系ⅰ.由圖1可知,隨著少量乙酸的滴入,Ca(ClO)2溶液的pH在(填“增大”或“減小”)。ⅱ.Ca(ClO)2溶液氧化性在1400mol·L-1最大的原因是。ⅲ.Ca(ClO)2溶液用于消毒時適宜的條件是:溫度、pH(填字母)。A.25℃ B.70℃C.5.75 D.6.85(3)某小組探究70℃時,pH及穩(wěn)定劑對NaClO溶液有效氯含量的影響。甲同學設計實驗方案如下。序號硅酸鈉的質(zhì)量分數(shù)碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)初始COACpH12h后COAC12h后COAC/初始COAC10017948.5312180.67920017948.6312880.71830.9%0.6%179413.4416760.93541.5%0183413.7615970.871501.5%183413.66-aⅰ.設計實驗1和2的目的是。ⅱ.實驗5中的a(填“大于”“小于”或“等于”)0.935。ⅲ.根據(jù)實驗3~5,可得出的結論是。ⅳ.下列物質(zhì)中最適宜做NaClO溶液穩(wěn)定劑的是(填字母)。A.MgCl2 B.NaClC.Na2S D.CH3COONa2.(2023·廣東汕頭模擬)科學探究要實事求是、嚴謹細致。某化學興趣小組設計實驗進行有關氯化物的探究實驗,回答下列問題:Ⅰ.制備FeCl2。裝置如圖所示(夾持裝置省略),已知FeCl3極易水解。(1)儀器a的名稱是。(2)裝置Ⅱ中制備FeCl2的化學方程式為。(3)該裝置存在的缺陷是:①;②缺少氫氣的尾氣處理裝置。Ⅱ.利用惰性電極電解0.1mol·L-1FeCl2溶液,探究外界條件對電極反應(離子放電順序)的影響。(4)實驗數(shù)據(jù)如表所示:實驗編號電壓pH陽極現(xiàn)象陰極現(xiàn)象11.55.52無氣泡,滴加KSCN顯紅色無氣泡,銀白色金屬析出23.05.52少量氣泡,滴加KSCN顯紅色無氣泡,銀白色金屬析出34.55.52大量氣泡,滴加KSCN顯紅色較多氣泡,極少量金屬析出41.51.00無氣泡,滴加KSCN顯紅色較多氣泡,極少量金屬析出①由實驗1、2現(xiàn)象可以得出結論:增大電壓,優(yōu)先于放電;②由實驗1、4現(xiàn)象可以得出結論:。Ⅱ.為了探究外界條件對氯化銨水解平衡的影響,興趣小組設計了如下實驗方案:實驗編號c溫度待測物理量實驗目的50.530a—61.5ⅰb探究濃度對氯化銨水解平衡的影響70.535cⅱ82.040d探究溫度、濃度同時對氯化銨水解平衡的影響(5)該實驗限選藥品和儀器:恒溫水浴、pH傳感器、燒杯、0.1mol·L-1硝酸銀溶液、蒸餾水和各種濃度的NH4Cl溶液。①實驗中,“待測物理量”是;②實驗目的ⅱ是;③上述表格中,b(填“>”“<”或“=”)d。層次2綜合性3.(2023·廣東一模)某化學實驗小組探究SO2與FeCl3溶液的反應。實驗一:用如圖所示實驗裝置制備SO2,并將足量SO2通入FeCl3溶液中,溶液迅速變?yōu)榧t色;停止通入氣體,將紅色溶液密閉放置5小時后,溶液變?yōu)闇\綠色。(1)制備SO2的化學方程式為。(2)儀器a的名稱為。(3)某同學取適量酸性KMnO4溶液于試管中,滴入幾滴紅色溶液,溶液紫色褪去,據(jù)此推斷紅色溶液中含有Fe2+,此結論(填“正確”或“不正確”),理由是。實驗二:探究紅色溶液產(chǎn)生的原因。實驗過程如下表:實驗序號假設實驗內(nèi)容結論①c(H+)取上述紅色溶液,滴入Y溶液,溶液又變?yōu)辄S色假設不成立②c(H2SO3)和c(SO2)增大在FeCl3溶液中,滴入1mol·L-1Na2SO3溶液,溶液呈紅色,再逐漸滴入HCl溶液,出現(xiàn)現(xiàn)象假設不成立③c(HSO3c(SO3在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,立即變?yōu)榧t色假設成立(4)實驗①中,Y是(填化學式);實驗②中現(xiàn)象是。(5)為了進一步探究紅色物質(zhì)產(chǎn)生的主要原因,又進行了以下實驗:在0.5mL1mol·L-1的FeCl3溶液中,加入濃度相同的Na2SO3溶液V1mL,NaHSO3溶液V2mL并混合均勻,改變V1、V2的值并維持V1+V2=4.0進行多組實驗,測得混合溶液的吸光度與V2①維持V1+V2=4.0的目的是。②該實驗得出的結論是。層次3創(chuàng)新性4.(2023·廣東惠州統(tǒng)考一模)銅是生活中常見的金屬,以銅為原料進行如下實驗。Ⅰ.CuCl2是常見的化學試劑,利用廢銅屑“濕法”制備CuCl2·2H2O。氯化銅在不同溫度下結晶形成的結晶水合物:溫度15℃以下15~25.7℃26~2℃42℃以上結晶水合物CuCl2·4H2OCuCl2·3H2OCuCl2·2H2OCuCl2·H2O回答下列問題:(1)“濕法”制備CuCl2的化學方程式為,水浴加熱的溫度不宜過高,原因是。(2)為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體,反應完全后要進行的操作是:除去其他可能的金屬離子后,過濾,向濾液中持續(xù)通入HCl氣體,加熱蒸發(fā)濃縮,,過濾,洗滌,低溫干燥。持續(xù)通入HCl氣體的目的是。Ⅱ.探究Cu與FeCl3溶液的反應。向4mL0.1mol·L-1FeCl3溶液中滴加幾滴0.2mol·L-1KSCN溶液,溶液變紅;再加入過量Cu粉,溶液紅色褪去,不久有白色沉淀產(chǎn)生。查閱資料可知:CuCl和CuSCN均為難溶于水的白色固體。針對白色沉淀,同學們有以下猜想:猜想1:Cu2+與過量的Cu粉反應生成Cu+,再結合Cl-生成白色沉淀CuCl。猜想2:Cu2+與SCN-發(fā)生氧化還原反應生成Cu+,再結合SCN-生成白色沉淀CuSCN。針對上述猜想,實驗小組同學設計了以下實驗:編號操作現(xiàn)象實驗1加入銅粉后無現(xiàn)象實驗2溶液很快由藍色變?yōu)榫G色,未觀察到白色沉淀;2h后溶液為綠色,未觀察到白色沉淀;24h后,溶液綠色變淺,試管底部有白色沉淀(3)實驗結果說明猜想(填“1”或“2”)不合理。(4)根據(jù)實驗2中的現(xiàn)象進一步查閱資料發(fā)現(xiàn):ⅰ.Cu2+與SCN-可發(fā)生如下兩種反應:反應A:Cu2++4SCN-[Cu(SCN)4]2-(淡黃色);反應B:2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2(黃色)。ⅱ.[Cu(SCN)4]2-與Cu2+共存時溶液顯綠色。①由實驗2中的現(xiàn)象推測,反應速率:A(填“>”或“<”)B,說明反應B(填“是”或“不是”)產(chǎn)生CuSCN的主要原因。②進一步查閱資料可知,當反應體系中同時存在Fe3+、Cu2+、SCN-時,Cu2+氧化性增強,可將Fe2+氧化為Fe3+。據(jù)此將實驗2改進,向CuSO4溶液中同時加入KSCN、FeCl2,立即生成白色沉淀CuSCN,寫出該反應的離子方程式:。第59講物質(zhì)含量測定和性質(zhì)探究綜合實驗1.答案(1)C熱水浴(2)減小滴加乙酸引入H+使次氯酸濃度增大,氧化性增強,醋酸加入過多后次氯酸分解導致氧化性減弱BC(3)探究調(diào)節(jié)pH對溶液有效氯含量(COAC)的影響大于相同條件下碳酸鈉穩(wěn)定效果更好,pH較低時穩(wěn)定劑影響不大等D解析(1)ⅰ.量取冰醋酸時應選用量筒,選C;ⅱ.醋酸的熔點是16.6℃,冬季低溫環(huán)境冰醋酸凝固時可以采用熱水浴使醋酸熔化,然后取出。(2)ⅰ.由圖1可知,隨著少量乙酸的滴入,Ca(ClO)2溶液的pH在減小。ⅱ.滴加乙酸引入H+使次氯酸濃度增大,氧化性增強,醋酸加入過多后次氯酸分解導致氧化性減弱,所以Ca(ClO)2溶液氧化性在1400mol·L-1最大。ⅲ.根據(jù)圖示,70℃、pH=5.75時氧化還原電位高,氧化性強,所以選B、C。(3)ⅰ.根據(jù)表示數(shù)據(jù),可知實驗1和2的pH不同,設計實驗1和2的目的是探究調(diào)節(jié)pH對溶液有效氯含量(COAC)的影響。ⅱ.由實驗3和4可知碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)越大,12h后COAC/初始COAC值越大,實驗5中的a大于0.935。ⅲ.根據(jù)實驗3~5,可得出的結論是相同條件下碳酸鈉穩(wěn)定效果更好,pH較低時穩(wěn)定劑影響不大等。ⅳ.Na2S能還原NaClO,Na2S不能做NaClO溶液穩(wěn)定劑,pH越大穩(wěn)定效果越好,所以最適宜做NaClO溶液穩(wěn)定劑的是CH3COONa,選D。2.答案(1)長頸漏斗(2)H2+2FeCl32FeCl2+2HCl(3)裝置Ⅰ與裝置Ⅱ間缺少干燥裝置(4)①Cl-Fe2+②增加H+濃度,H+優(yōu)先于Fe2+放電(5)①溶液的pH②探究溫度對氯化銨水解平衡的影響③>解析在裝置Ⅰ中Zn與稀硫酸發(fā)生置換反應產(chǎn)生H2,在加熱條件下H2還原FeCl3得到FeCl2,裝置Ⅲ中堿石灰的作用有兩個:一是吸收反應產(chǎn)生的HCl,防止大氣污染,二是吸收空氣中的水分,防止FeCl3水解。在使用惰性電極電解時,陽極上失去電子發(fā)生氧化反應,陰極上發(fā)生得到電子的還原反應,根據(jù)電壓大小及溶液pH發(fā)生改變時,電極產(chǎn)物的變化及現(xiàn)象的不同,分析判斷離子放電能力大小及物質(zhì)的氧化性、還原性強弱順序。(1)根據(jù)圖示可知儀器a的名稱是長頸漏斗。(2)裝置Ⅱ中在加熱條件下H2與FeCl3發(fā)生反應產(chǎn)生FeCl2、HCl,反應的化學方程式為H2+2FeCl32FeCl2+2HCl。(3)裝置Ⅰ中Zn與稀硫酸發(fā)生置換反應產(chǎn)生的H2未經(jīng)干燥就通入裝置Ⅱ中,會導致FeCl3發(fā)生水解反應,故該裝置存在的缺陷是裝置Ⅰ與裝置Ⅱ間缺少干燥裝置。(4)實驗1中在電壓為1.5V時陽極上無氣泡,滴加KSCN顯紅色,說明是Fe2+失去電子變?yōu)镕e3+,電極反應式是Fe2+-e-Fe3+;實驗2中在電壓為3.0V時陽極上現(xiàn)象是產(chǎn)生少量氣泡,滴加KSCN顯紅色,說明附近溶液中產(chǎn)生Fe3+,同時有Cl2生成;在實驗3中電壓增大至4.5V,陽極上現(xiàn)象是大量氣泡,滴加KSCN顯紅色,說明電壓增大,陽極上Cl-失電子能力增強,發(fā)生反應:2Cl--2e-Cl2↑;電解FeCl2溶液,根據(jù)實驗1、2可知:在溶液pH相同時,電壓越大,陽極產(chǎn)生的氣泡就越多,即增大電壓,產(chǎn)生氯氣的速率更快或增大電壓,Cl-優(yōu)先于Fe2+放電;電解FeCl2溶液,根據(jù)實驗1、4可知:在電壓相同時,溶液pH越小,陰極產(chǎn)生的氣泡就越多,產(chǎn)生的金屬單質(zhì)就越少,說明離子放電能力大小與溶液中離子濃度大小有關,增大H+的濃度,H+氧化性強于Fe2+,H+優(yōu)先于Fe2+放電。(5)①由提供的藥品和儀器可知,pH傳感器是準確測定溶液的pH的,所以待測物理量是溶液的pH。②探究濃度對氯化銨水解平衡的影響,則溫度必須相同,所以實驗6的溫度與實驗5相同,為30℃。實驗5和實驗7濃度相同,溫度不同,所以是探究溫度對氯化銨水解平衡的影響。③水解反應屬于吸熱反應,溫度越高水解程度越大,氫離子濃度增大,濃度越高,水解生成的氫離子濃度越大,則溶液的酸性越強,已知實驗8的濃度大,溫度高,所以溶液的pH小,即b>d。3.答案(1)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O(2)球形干燥管(3)不正確溶液中的SO2、H2SO3、SO32-、HSO(4)HCl變黃(5)①使Fe3+的濃度保持不變②Fe3+主要和SO3解析二氧化硫與水反應生成亞硫酸,亞硫酸在溶液中部分電離,亞硫酸溶液中存在的分子有亞硫酸、二氧化硫,存在的離子有氫離子、亞硫酸氫根、亞硫酸根,實驗一用亞硫酸鈉固體和70%的硫酸溶液反應制備二氧化硫氣體,將二氧化硫通入氯化鐵溶液中探究溶液顏色的變化,實驗二探究溶液中的微粒對溶液產(chǎn)生紅色的影響。(1)由實驗裝置圖可知,制備二氧化硫的反應為亞硫酸鈉固體和70%的硫酸反應生成硫酸鈉、二氧化硫氣體和水,反應的化學方程式為Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)由實驗裝置圖可知,儀器a為球形干燥管。(3)紅色溶液中含有的氯離子和可能存在的二氧化硫、亞硫酸、亞硫酸氫根、亞硫酸根也能與酸性高錳酸鉀溶液反應使溶液褪色,則將溶液滴入適量的酸性高錳酸鉀溶液中,溶液的紫色褪去不能說明溶液中含有亞鐵離子。(4)由假設可知,實驗①探究溶液中氫離子濃度對紅色溶液產(chǎn)生的影響,由變量唯一化原則可知,向紅色溶液中滴入的酸Y為鹽酸;實驗②探究二氧化硫和亞硫酸濃度對紅色溶液產(chǎn)生的影響,由實驗結論可知,加入的鹽酸與亞硫酸鈉溶液反應生成的二氧化硫和亞硫酸對實驗無影響,則反應的實驗現(xiàn)象應與實驗①相同,溶液又變?yōu)辄S色。(5)①由變量唯一化原則可知,探究亞硫酸氫根或亞硫酸根濃度對紅色